JPS62226158A

JPS62226158A - 電子写真感光体

Info

Publication number: JPS62226158A
Application number: JP6960886A
Authority: JP
Inventors: Shiro Narukawa; 成川　志郎; Yoshimi Kojima; 小島　義己
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1987-10-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、アモルファスシリコン系光導電層を有する電
子写真感光体に関する。

（従来の技術）アモルファスシリコン（ａ−５ｉ）は、表面硬度が硬く
、また可視光に対して良好な光感度を有することから、
電子写真感光体としての利用が期待されている。ａ−３
ｉ悪感光は、最も一般的には、真空槽内にモノシランガ
スあるいはジシランガス等の原料ガスを導入し、高周波
電力印加によるグロー放電を行うことで、前記原料ガス
を分解し基体上にアモルファスシリコンを主体とする感
光層を堆積させる、いわゆるプラズマＣＶＤ法により製
造されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このようなａ−３ｉ悪感光を複写機に装
着して繰り返し使用した場合、感光体表面が劣化してい
くという問題があった。この劣化は、繰り返し使用する
ことにより、感光体表面が湿度に対して敏感になり水分
を吸着しやすくなる結果、表面抵抗が下がって表面電荷
が横方向に流れるいわゆる画像流れという現象として現
れる。

この現象は、表面層に用いられる材料の種１（ａ−３ｉ
ｌ−ｘＣｘ：Ｈ＋ａ−３１＋−ｘＮｘ：Ｈ＋ａ−３ｉ＋
−ｘＯｘ：Ｈ等）によらず同様に現れる。このような画
像流れの現象はＳｅ系感光体や有機感光体においても同
様に見られるが、これら感光体は軟く、劣化した表面層
を機械的に取り除くことが可能である。ところが、ａ−
３ｉ悪感光においては、ａ−３ｉ固有の性質により機械
的に処理するのが困難であった。

（問題点を解決するための手段）本発明の電子写真感光体は、表面層が、水素のみ、ハロ
ゲンのみ、あるいは水素とハロゲンの両方を１％〜３０
％含むダイヤモンド状カーボン膜で形成されたもので、
その目的とするところは、表面層として従来用いられて
いるａ−３ｉ系絶縁体材料（ａ−３ｉｔ−ＸＣｘ：Ｈ，
ａ−３Ｌ−、Ｎ、：Ｈ。

ａ　−Ｓ　ｉ＋−ＸｏＸ：　Ｈ等）と同程度ｈ・それ以
上の硬度を有するダイヤモンド状カーボン膜を用いるこ
とにより、高温高温下（気温〜３０℃、相対湿度〜８５
％）での連続複写においても画像流れを生じない電子写
真感光体を提供するにある。

（実施例）まず、画像流れが発生する原因について検討を加える。

ａ−３ｉ悪感光は、Ａ１等の導電性基体からの注入を防
ぐブロッキング層、光導電層、表面層などからなる積層
構造が一般に用いられている。そして、表面層には、ａ
−３ｉ系絶縁体材料（ａ　−３１１−＞ＩｃＸ：　Ｈ＋
　ａ　−Ｓ　Ｉｔ−ＸＮＸ：　Ｈｌａ　−Ｓ　Ｉｔ−ｘ
Ｏｘ：　Ｈ等）が使用されており、必要に応じて、Ｈの
代わりにＦｌあるいはＨとＦの両方を含有することが可
能である。このような積層構造を有するａ−３ｉ悪感光
を繰り返し使用した場合、常温常温（気温〜２５℃、相
対湿度〜６５％）下では鮮明な画像が得られるが、高温
高温（気温３０℃、相対湿度８５％）中にさらすと画像
流れが生じ、画像は不鮮明なものとなる。これは、ａ−
３ｉ悪感光固有の現象ではないが、現在までのところ抜
本的な対策は見出されておらず、高温多湿下の環境で使
用する場合に大きな問題であった。このような画像流れ
の原因として、（１）コロナ放電による生成物の影響、
（２）連続複写による怒光体表面の改質ということが考
えられ、各々についてＥ　Ｓ　ＣＡ　（ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ｆｏｒ　ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ）、　Ｆ　ＴＩ　Ｒ（ｆｏｕｒ
ｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　１ｎｆｒａｒｅｄ　５ｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により分析を行った。この結果
、コロナ放電による生成物として、アンモニウムイオン
（ＮＨ４”　）。

硝酸イオン（ＮＣ１＋−）　、硫酸イオン（Ｓ０４”−
）。

および炭素、窒素の水素化物等がある。また、連続複写
後では、表面層のＳｉの酸化が進行しているということ
が判明した。このうち、Ｓｉの酸化は、コロナ放電によ
って発生するオゾン（０３）。

活性な酸素原子等によるものと考えられ、Ｓｉの酸化膜
（ＳｉＯｘ、０＜ｘ≦２）は親水性を示すことから、画
像流れの主な原因になっていると考えられる。事実、フ
ッ硝酸溶液（ＨＦ−ＨＮＯ３−Ｈ２Ｃ）でコロナ放電に
より成長したＳｉＯｘを取り除いた場合、あるいは連続
複写を行う前のわずかな自然酸化膜のみが存在する場合
では、高温高湿下においても画像流れは見られていない
。コロナ放電による生成物の画像流れに及ぼす影響の程
は定かではないが、ＳｉＯｘと比較すると二次的なもの
と考えられる。

以上の分析結果より、コロナ放電により成長した酸化膜
の存在が画像流れの主原因になっていることが判明した
。

そこで、画像流れ防止の対策として、（１）　Ｓ　ｉの
酸化膜の成長を防ぐ、（２）表面層にａ−５ｉ系絶縁体
材料以外の材料を用いるということが考えられる。しか
しながら、前者（１）については、コロナ放電を使用す
る以上現状の複写プロセスでは非常に困難であるので、
画像流れの対策としては後者（２）の方法が有効である
。ａ−３ｉ系絶縁体材料以外で、これら材料と同程度の
硬度を有するものとして、ダイヤモンド状カーボン、ア
モルファスカーボン（ａ−Ｃ）、アモルファス窒化ホウ
素（ａ　−ＢＮ）、アモルファス窒素リン（ａ−ＰＮ）
等があげられるが、本発明は、これらの材料のうち非常
に硬く安定であり、水素のみ、ハロゲンのみ、あるいは
水素とハロゲンの両方を各々１％〜３０％含むダイヤモ
ンド状カーボン膜を表面層に用いることにより、画像流
れの防止を図ったものである。これらの材料を感光体の
表面層として用いる場合、膜中に含まれる水素、ハロゲ
ンの量を各々１％〜３０％とすることが必要である。前
記の範囲外においては膜は数置ではなくなり、カーボン
膜の場合、ポリマー状となり軟らかくなる、あるいは電
気特性が充分ではなく帯電能、保持率の低下をひきおこ
す等表面層として用いるのに好ましくない。

〔実施例１〕以下、本例の電子写真感光体を図面を参照して説明する
。

同図において、１は導電性基体、２は導電性基体１から
の注入を防止するブロッキング層、３は第１の中間１．
４はアモルファスシリコン（ａ　−３ｉ）を主体として
形成された光導電層、５は第２の中間層、６はダイヤモ
ンド状カーボンからなる表面層である。

次に、上記構成の電子写真感光体の作製方法を説明する
。なお、作製にあたっては、励起周波数１３、５６　Ｍ
Ｈｚの容量結合型プラズマＣＶＤ装置を用いた。

■　まず、表１の成膜条件により、Ａ１等で形成された
導電性基体１上に、厚みが約２０００人のアモルファス
窒化シリコンからなるプロ・７キング層２を形成する。

表　　１ ■　次に、表２の成膜条件により、前記ブロッキング層
２の上に、厚みが約２μｍの第１の中間層３を形成する
。

（以下余白）表２このとき、ＮＨ３流量を１０　（ＳＣＣＭ）からＯ（Ｓ
ＣＣＭ）に、Ｂ　ｔ　Ｈｈ流量をＯ（ＳＣＣＭ）から５
０（ＳＣＣＭ）にそれぞれ変化させて、Ｎ、Ｂの膜厚方
向の分布を不均一にすることも可能である。

■　次に、表３の成膜条件により、前記第１の中間Ｎ３
の上に、厚みが２０〜２５μｍの光導電Ｎ４を形成する
。

（以下余白）表３この場合、前記第１の中間層３と光導電層４とを連続し
て形成することも可能である。また、光導電層４中ｃ’
＝ｃ、Ｎ、ｏ、あるいはＧｅ、　Ｓｎを微量添加するこ
ともできる。この場合、第１の中間層３中のＮと後述す
る第２の中間層５中のＮを必要に応じて他の元素に変え
てもよい。

■　次に、前記第１の中間層３と同じ成膜条件により、
前記光導電層４の上に、厚みが約１μｍの第２の中間層
５を形成する。

■　次に、表４の成膜条件、より具体的には表５および
表６の成膜条件により、前記第２の中間層５の上に、厚
みが２０００〜３０００人の表面層６を形成する。

表４表　５（表面層の成膜条件の具体例）表　６（表面層の成膜条件の具体例）良質の膜を得るには、ＲＦ電力を高＜、ＣＦ４゜ＣＨ，
の流量を低く、圧かを低く、Ｈ２の希釈度を高くする条
件で成膜することが好ましい（しかし、ＲＦ電力をあま
り高くすると膜質は低下するので注意を要する）。

この場合、結晶性を向上させるために、ＣＦ、、。

ＣＨ，に微量のＳｉＦ４を混入させてもよい。また、Ｃ
Ｆ、の代わりにＣｚ　Ｆ　６．Ｃ３Ｆ　ａ　、　ＣＨＦ
　３等を、ＣＨ，の代わりにＣ２Ｈ４、ＣｚＨｓ　。

Ｃ２Ｈ４、ＣｚＨｚ　、Ｃ６Ｈ６等を用いてもよい。

さらに、必要に応じて、Ｈ２の代わりにＨｅ。

Ａｒ等で希釈することも可能である。表面層６に他のハ
ロゲンを含有するには、ＣＣ１４，ＣＨ２Ｃｌ。

Ｃ２Ｈ，Ｃ１，ＣＦｚＣｊ２．ＣＢｒＦ＊等を用いれば
よい。表４〜表６に示す条件で成膜した表面層中に含ま
れる水素およびフッ素の量は両者とも１％〜３０％であ
った。

上記の方法で作製した電子写真感光体を複写機に装着し
て連続複写を１０万回繰り返し、気温３０℃、相対湿度
８５％中に１５時間放置した。そして、１５時間放置後
、複写を行った結果、画像流れのない良質な画像が得ら
れた。この後、さらに高温高温中で再び連続複写を行っ
た結果、５０万回終了時においても、画像流れは見られ
なかった。

また、耐剛性においても従来のａ−３ｉ系絶絶縁材料を
用いた電子写真感光体と比較してそれ以上であることを
確認した。

〔実施例２〕本例の電子写真感光体は、表７の成膜条件、より具体的
には表８の成膜条件により、表面層６を直流プラズマＣ
ＶＤ法で前記実施例１と同様の厚みに形成したものであ
る。その他の層の作製方法は前記実施例１と同様であり
、ここでは説明を省略する。

表７表　８　（表面層の成膜条件の具体例）良質の膜を得る
には、放電電流を多く、ＣＦ、。

ＣＨａの流量を少なく、圧力を低く、Ｈ２の希釈度を高
くする条件で成膜することが好ましい（しかし放電電流
をあまり高くすると膜質は低下するので注意を要する）
。

なお、前記実施例１と同様に、この場合も結晶性を向上
させるために、ＣＦ、、ＣＨ４に微量のＳ　ｉ　Ｆ　４
を混入させてもよい。また、ＣＦ　ａの代わりにＣｚＦ
ｈ　、Ｃ：＋Ｆｓ　、ＣＨＦ３等を、ＣＨ４の代わりに
Ｃ２Ｈ４、Ｃ３ＨＩ　、Ｃ２Ｈ４、ＣｔＨｚ　。

Ｃｂ　Ｈｂ等を用いてもよい。さらに、必要に応じて、
Ｈ２の代わりにＨｅ、Ａｒ等で希釈することも可能であ
る。表面層６に他のハロゲンを含有するには、ＣＣＩｌ
　ａ　、　　ＣＨ３ＣＩｌ、　　Ｃｔ　Ｈｓ　Ｃ１２、
ＣＦ　３　Ｃｌ　。

ＣＢ　ｒ　Ｆ、等を用いればよい。表７２表８に示す条
件で成膜した表面層中に含まれる水素およびフ・７素の
量は両者とも１％〜３０％であった。

上記の方法で作製した電子写真感光体を複写機に装着し
て連続複写を１０万回繰り返し、気温３０℃、相対湿度
８５％中に１５時間放置した。そして、１５時間放置後
、複写を行った結果、画像流れのない良質な画像が得ら
れた。この後さらに高温高温中で連続複写を行った結果
、５０万回終了時においても画像流れは見られなかった
。また、耐剛性においても従来のａ−３ｉ系絶縁体材料
を用いた電子写真感光体と比較してそれ以上であること
を確認した。

〔実施例３〕本例の電子写真感光体は、表９の成膜条件、より具体的
には表１０の成膜条件により、表面層６をＥＣＲプラズ
７ＣＶＤ法（励起周波数２．４５ＧＨｚ）で前記実施例
１と同様の厚みに形成したものである。その他の層の作
製方法は前記実施例１と同様であり、ここでは説明を省
略する。

表９表１０良質の膜を得るには、マイクロ波電力の高い方が好まし
い。

なお、ＣＦ４の代わりにＣｚＦｂ　、ＣｚＦａ等を、Ｈ
２の代わりにＨｅ、Ａｒ等を用いることも可能である。

また、表面層６に他のハロゲンを含有するには、ＣＣ１
２ｔ、ＣＨ３Ｃ１、Ｃｚ　Ｈｓ　ＣＩｌ、　ＣＦ　ｚ　
Ｃ（１。

ＣＢｒＦｉ等を用いればよい。表９１表１０に示す条件
で成膜した表面層中に含まれる水素およびフッ素の量は
両者とも１％〜３０％であった。

上記の方法で作製した電子写真感光体を複写機に装着し
て連続複写を１０万回繰り返し、気温３０℃、相対湿度
８５％中に１５時間放置した。そして、１５時間放置後
、複写を行った結果、画像流れのない良質な画像が得ら
れた。この後さらに、高温高温中で連続複写を行った結
果、５０万回終了時においても画像流れは見られなかっ
た。また、耐剛性においても従来のａ−５ｉ系絶縁体材
料を用いた電子写真感光体と比較してそれ以上であるこ
とを確認した。

なお、表面層６の形成方法は、前記各実施例の他に、反
応性スパッタリング法、イオンビーム蒸着法、電子ビー
ム蒸着法、マイクロ波ＣＶＤ法等によっても可能である
。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、水素のみ、ハロ
ゲンのみ、あるいは水素とノクロゲンの両方を１％〜３
０％含むダイヤモンド状カーボン膜を表面層として用い
ることにより、従来高温高温中で見られていた画像流れ
を有効に防止し、あらゆる環境においても使用し得る電
子写真感光体を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の電子写真感光体の層構造を示す断面図
である。

Claims

【特許請求の範囲】１）アモルファスシリコン系光導電層を有する電子写真
感光体において、表面層がダイヤモンド状カーボン膜で
形成されたことを特徴とする電子写真感光体。２）表面層中に水素が含有され、その濃度が１％〜３０
％である特許請求の範囲第１項記載の電子写真感光体。３）表面層中にハロゲンが含有され、その濃度が１％〜
３０％である特許請求の範囲第１項記載の電子写真感光
体。４）表面層中に水素とハロゲンの両方が含有され、各々
の濃度が１％〜３０％である特許請求の範囲第１項記載
の電子写真感光体。